北魏熙平二年（517）置沧州。1913年废州府，沧州改为沧县。1949年8月1日，河北省人民政府成立，设沧县专区，专署驻沧县镇，辖11个县。1958年6月，天津市归属河北省后，沧县专区与天津专区合并，称天津专区，专署驻天津市。
1958年9月，沧县镇改设沧州市，随后撤销并入沧县。1959年初，撤天津专区并入天津市。1961年6月1日，恢复沧州专区，并恢复沧州市，专署由天津迁至沧州市。
1982年12月，分置沧州地区和沧州市，地委、行署和市委、市政府同驻沧州市。1993年7月，沧州地区和沧州市合并，设立为地级沧州市，实行市管县体制。
1996年，沧州市面积14100平方千米，人口约639.2万人。辖新华、运河、郊区3区，献县、盐山、南皮、沧县、肃宁、海兴、吴桥、东光、青县9县和孟村回族自治县，代管泊头、河间、任丘、黄骅4个县级市。市政府驻运河区。
1997年11月7日，国务院批复同意撤销沧州市郊区。将南陈屯乡（不含王希鲁村）和小王庄镇（不含三里、北赵家坟村）两个乡镇，83个村划归运河区，将其余部分划归新华区。
1999年末，沧州市辖新华区、运河区2个区，沧县、青县、东光县、海兴县、盐山县、肃宁县、南皮县、吴桥县、献县9个县和孟村回族自治县，中捷、南大港2个县级农场，代管泊头市、任丘市、黄骅市、河间市4个省辖（县级）市。共有20个街道、70个镇、97个乡。
2000年第五次人口普查，沧州市常住总人口6639501人。其中：新华区175898人，运河区267663人，沧县643114人，青县382228人，东光县343807人，海兴县198024人，盐山县402952人，肃宁县325257人，南皮县337931人，吴桥县278693人，献县541988人，孟村回族自治县181304人，泊头市550888人，任丘市768900人，黄骅市483273人，河间市757581人。
2010年第六次人口普查，沧州市常住总人口7134062人，其中：新华区228341人，运河区308454人，沧县669019人，青县402137人，东光县356502人，海兴县201538人，盐山县436812人，肃宁县334639人，南皮县366232人，吴桥县282410人，献县579831人，孟村回族自治县202571人，泊头市584308人，任丘市822455人，黄骅市548507人，河间市810306人。